雖然人工智能(AI)概念提出了很多年，但直到谷歌Alphago打敗圍棋冠軍李世石開始才正式拉開序幕。由此，圍繞AI展開的專用芯片(ASIC)設(shè)計(jì)正如火如荼地展開。10月31日，杭州國芯科技股份有限公司聯(lián)合Cadence、思必馳、Rokid等合作伙伴召開“2017人工智能新品發(fā)布會”，發(fā)布了兩款人工智能NPU芯片——GX8008和GX8010，主要應(yīng)用在智能音箱、智能玩具/幼教等需要通過語音控制實(shí)現(xiàn)交互的各類物聯(lián)網(wǎng)終端。
Cadence助力國芯NPU上市
國芯GX8008和GX8010是兩款主打“AI語音”功能的NPU芯片，其中因內(nèi)置Cadence最新的Tensilica HIFI 4 DSP內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)了卓越的語音性能和超高能耗比。
Cadence市場銷售總監(jiān)Wendy Chen
記者了解到，Tensilica是Cadence在2013年收購的一家專注音頻/聲音/語音DSP內(nèi)核設(shè)計(jì)的公司。Cadence Tensilica HiFi DSP最大的特性是配置的靈活性和高能耗比。Tensilica HiFi DSP系列處理器應(yīng)用非常廣泛，截至目前在全球有超過100家軟件合作伙伴，支持超過225個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的軟件包，且全球超過80家領(lǐng)先半導(dǎo)體公司和系統(tǒng)OEM廠商選擇了Tensilica HiFi DSP，每年出貨量超過10億。
Cadence選擇合作伙伴的標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格。Cadence市場銷售總監(jiān)Wendy Chen表示：“首先會通過已授權(quán)的IC芯片廠商去拓展共同的合作伙伴;其次會考慮團(tuán)隊(duì)所能支持的力度，在此基礎(chǔ)上優(yōu)先選擇那些做軟件且有意愿將優(yōu)秀算法在嵌入式芯片上面實(shí)現(xiàn)的客戶。國芯是Cadence在國內(nèi)第一家授權(quán)Tensilica HIFI 4 DSP的廠商，也是推出芯片非?？斓囊患覐S商。我們十分看好國芯在AI語音芯片的布局，現(xiàn)階段中國的語音芯片已經(jīng)走在了世界前列，所以我們一定要落地中國的語音生態(tài)。”Wendy Chen說。
Cadence Tensilica HIFI和Fusion DSP系列
目前Cadence已經(jīng)發(fā)布了一系列的Tensilica HIFI DSP內(nèi)核產(chǎn)品，而Tensilica HiFi 4在上一代產(chǎn)品HIFI 3的基礎(chǔ)上將性能提升了2倍，是業(yè)界可授權(quán)的最高性能的32位音頻/語音處理數(shù)字信號處理(DSP)核。主要特點(diǎn)表現(xiàn)如下：
(1)以72位累加器的方式支持每個(gè)周期4個(gè)32x32位乘累加(MACs)，使其在如快速傅立葉變換(FFT)和有限脈沖響應(yīng)(FIR)等計(jì)算密集型函數(shù)中具有其他音頻DSP 2倍以上的性能;(2)在某些特定條件下，支持每周期8個(gè)32x16位MACs;(3)四級超長指令字(VLIW)體系結(jié)構(gòu)支持每個(gè)周期2個(gè)64位的取值操作;(4)提供用戶可選的向量浮點(diǎn)單元(vector floating-point unit)，支持高達(dá)每周期4個(gè)IEEE單精度浮點(diǎn)MACs(single-precision IEEE floating-point);(5)軟件與現(xiàn)有的HiFi DSP系列兼容，提供140多種HIFI優(yōu)化音頻/語音編解碼器和音頻增強(qiáng)軟件包。
相比TI、ADI的DSP在工控領(lǐng)域的應(yīng)用，Cadence的DSP主要為嵌入式產(chǎn)品服務(wù)。從Cadence的產(chǎn)品演進(jìn)路程來看，Tensilica HiFi 3是全球銷售量最大的一顆DSP，今年主打的Tensilica HiFi 4已經(jīng)得到了市場不錯(cuò)的反饋，而增加新的指令集和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的HIFI 4N會于明年面世。
加速AI落地 國芯推出NPU語音芯片
2001年成立的國芯主要是做機(jī)頂盒芯片，2015-2016年順應(yīng)大勢開始做AI芯片的研發(fā)，并成立了專門的AI事業(yè)部。國芯總經(jīng)理黃智杰表示，人工智能的概念炒了很多年一直沒有落地，國芯推出NPU芯片的目的就是為加速AI的落地，以前國芯的主要應(yīng)用領(lǐng)域是數(shù)字家庭，如今要實(shí)現(xiàn)從“數(shù)字家庭”向“智慧家庭”的華麗蛻變。
gxNPU神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器功能介紹
目前，ASIC芯片已經(jīng)開始嶄露頭角，除了谷歌的TPU之外，國內(nèi)的寒武紀(jì)、地平線等應(yīng)用于手機(jī)的AI專用芯片開始推出。在人工智能時(shí)代，國內(nèi)廠商與國際巨頭位于同一起跑線上，且未來的前景巨大，因此吸引國芯等國內(nèi)傳統(tǒng)芯片公司加入進(jìn)來。
國芯人工智能事業(yè)部總經(jīng)理Robot Ling表示，谷歌TPU的推出給了國芯很大的信心。國芯的NPU與谷歌的TPU有哪些區(qū)別?他表示，谷歌TPU主要是針對服務(wù)器市場，計(jì)算能力強(qiáng)但成本和功耗相對也較高，而國芯NPU的優(yōu)勢可概括為四點(diǎn)：低功耗、低成本、可離線與集成化。特別是集成化方面，可能是當(dāng)前智能音箱應(yīng)用中集成化程度最高的芯片。
國芯GX8008和GX8010
在成本方面，國芯NPU芯片繼承了以往在機(jī)頂盒芯片上的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所以在成本控制上有自己的思路，Robot Ling表示成本會非常低，但不會把低成本作為唯一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)橐豢詈玫男酒嵌囗?xiàng)硬性指標(biāo)綜合實(shí)力的體現(xiàn)，關(guān)鍵要看性價(jià)比;在工藝制程方面，國芯采用了臺積電40納米的工藝，目前芯片已經(jīng)初步量產(chǎn)，正式量產(chǎn)預(yù)計(jì)要到今年底明年初，而使用國芯NPU的智能終端可能要到明年下半年。
采用國芯NPU芯片的機(jī)器人演示
“采用國芯NPU芯片的智能終端產(chǎn)品，一個(gè)有別于現(xiàn)有智能終端的特點(diǎn)是，可本地識別，并可在斷網(wǎng)的情況下工作。”Robot Ling強(qiáng)調(diào)說，采用國芯芯片的智能終端可以使用電池帶到外戶外工作，無需聯(lián)網(wǎng)就能實(shí)現(xiàn)一些指令。預(yù)計(jì)2000毫安的電池可以待機(jī)3天，5000毫安的電池可以待機(jī)一周左右。
事實(shí)上，從機(jī)頂盒芯片轉(zhuǎn)向AI芯片遇到了很多挑戰(zhàn)，黃智杰透露：“以前定義一顆傳統(tǒng)芯片，最多一年就能做出來，且出產(chǎn)時(shí)與最初的預(yù)期一致，而AI芯片不同，原始設(shè)計(jì)可能只能達(dá)到預(yù)期的30%，我們是一邊設(shè)計(jì)一邊學(xué)習(xí)市場反饋的建議，通過不斷的迭代、修改和測試才推出今天這顆產(chǎn)品，這是一個(gè)艱辛的逐漸積累的過程。展望未來，我們希望2018年我們的NPU在傳統(tǒng)家電、消費(fèi)電子產(chǎn)品上有一些突破性進(jìn)展。”
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